第01章-fluent简单算例21.doc

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赵玉新〔国防科技大学航天学院〕
注意：此文只用于流体力学的教学和科学研究，如假设涉及到版权问题请于本人联系。
本章对FLUENT做了大致的介绍，其中包括：FLUENT的计算能力，解决问题时的指导，选择解的形式。为了便于理解，我们交换应用
电子/HVAC/应用
材料处理应用
建筑设计和火灾研究
总而言之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说，FLUENT是很理想的软件。对于不同的流动领域和模型，FLUENT公司还提供了其它几种解算器，其中包括NEKTON、FIDAP、POLYFLOW、IcePak以及MixSim。
FLUENT使用概述
FLUENT采用非结构网格以缩短产生网格所需要的时间，简化了几何外形的模拟以及网格产生过程。和传统的多块结构网格相比，它可以模拟具有更为复杂几何结构的流场，并且具有使网格适应流场的特点。FLUENT也能够使用适体网格，块结构网格(比方：FLUENT 4和许多其它的CFD计算器的网格)。FLUENT可以在2D流动中处理三角形网格和四边形网格，在3D流动中可以处理四面体网格，六边形网格，金字塔网格以及楔形网格〔或者上述网格的混合〕。这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时，可以确定最适合特定应用的网格拓扑结构。
在流场的大梯度区域，我们可以适应各种类型的网格。但是你必须在解算器之外首先产生初始网格，初始网格可以使用GAMBIT、 Tgrid或者某一具有网格读入转换器的CAD系统。
计划你的CFD分析
当你决定使FLUENT解决某一问题时，首先要考虑如下几点问题： 定义模型目标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使用什么样的边界条件？二维问题还是三维问题？什么样的网格拓扑结构适合解决问题？物理模型的选取：无粘，层流还湍流？定常还是非定常？可压流还是不可压流？是否需要应用其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化？是否使用缺省的解的格式与参数值？采用哪种解格式可以加速收敛？使用多重网格电脑的内存是否够用？得到收敛解需要多久的时间？在使用CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。当你计划一个CFD工程时，请利用提供应FLUENT使用者的技术支持。.
解决问题的步骤
确定所解决问题的特征之后，你需要以下几个基本的步骤来解决问题：
1．创建网格.
2．运行合适的解算器：2D、3D、2DDP、3DDP。
3．输入网格
4．检查网格
5．选择解的格式
6．选择需要解的基本方程：层流还是湍流〔无粘〕、化学组分还是化学反应、热传导模型等
7．确定所需要的附加模型：风扇，热交换，多孔介质等。
8．指定材料物理性质
8．指定边界条件
9．调节解的控制参数
10．初始化流场
11．计算解
12．检查结果
13．保存结果
14．必要的话，细化网格，改变数值和物理模型。
第一步需要几何结构的模型以及网格生成。你可以使用GAMBIT或者一个别离的CAD系统产生几何结构模型及网格。也可以用Tgrid从已有的面网格中产生体网格。你也可以从相关的CAD软件包生成体网格，然后读入到Tgrid或者FLUENT (详情参阅网格输入一章)。至于创建几何图形生成网格的详细信息清查月相关软件使用手册
第二步，启动FLUENT解算器
后面将会介绍第三到十四步详细操作，下面的表告诉了我们哪一步需要什么软件
表一： FLUENT菜单概述
解的步骤
菜单
读入网格
文件菜单
检查网格
网格菜单
选择解算器格式
定义菜单〔Define Menu 〕
选择基本方程
定义菜单
材料属性
定义菜单
边界条件
定义菜单
调整解的控制
解菜单〔Solve Menu 〕
初始化流场
解菜单
计算解
解菜单
结果的检查
显示菜单〔Display Menu〕&绘图菜单〔Plot Menu〕报告菜单〔Report Menu 〕
保存结果
文件菜单
网格适应
适应菜单
启动FLUENT
UNIX和Windows NT启动FLUENT的方式是不同的，详细参阅相关介绍。不同的安装过程也是为了使FLUENT能够正确启动而设定的。
单精度和双精度解算器
在所有电脑操作系统上FLUENT都包含这两个解算器。大多数情况下，单精度解算器高效准确，但是对于某些问题使用双精度解算器更合适。下面举几个例子：
如果几何图形长度尺度相差太多〔比方细长管道〕，描述节点坐标时单精度网格计算就不合适了；如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成〔比方：汽车的集管〕平均压力不大，但是局部区域压力却可能相